DE102008004792A1

DE102008004792A1 - Electrical testing device for testing electrical specimens

Info

Publication number: DE102008004792A1
Application number: DE102008004792A
Authority: DE
Inventors: Georg Steidle; Gunther Böhm
Original assignee: Feinmetall GmbH
Current assignee: Feinmetall GmbH
Priority date: 2007-02-08
Filing date: 2008-01-14
Publication date: 2008-08-14
Also published as: US20080191724A1; TW200848761A; CN101241158A; JP2008197100A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Prüfvorrichtung (1) zur Prüfung von elektrischen Prüflingen (2), vorzugsweise Wafern (3), mit einer elektrischen Anschlussvorrichtung (7), die Kontaktflächen (12) für eine Berührungskontaktierung einer mit dem Prüfling (2) kontaktierbaren Kontaktanordnung (5) aufweist und der eine Abstützeinrichtung (8) zugeordnet ist. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine nur radiales Temperaturausgleichsspiel durch Führungen (22) zulassende Mittenzentriereinrichtung (20) zur zentralen Ausrichtung von Abstützeinrichtung (8) und Anschlussvorrichtung (7) zueinander.The invention relates to an electrical test device (1) for testing electrical specimens (2), preferably wafers (3), with an electrical connection device (7), the contact surfaces (12) for a contact contacting of a contact arrangement that can be contacted with the specimen (2) ( 5) and which is associated with a support device (8). The invention is characterized by a centering device (20) permitting only radial temperature compensation clearance by guides (22) for the central alignment of support device (8) and connecting device (7) to one another.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Prüfeinrichtung zur Prüfung von elektrischen Prüflingen, vorzugsweise Wafern, mit einer elektrischen Anschlussvorrichtung, die Kontaktflächen für eine Berührungskontaktierung einer mit dem Prüfling kontaktierbaren Kontaktanordnung aufweist und der eine Abstützeinrichtung zugeordnet ist.The The invention relates to an electrical testing device for testing electrical specimens, preferably Wafern, with an electrical connection device, the contact surfaces for a touch contact one with the examinee contactable contact arrangement and having a support device assigned.

Elektrische Prüfeinrichtungen der Eingangs genannten Art dienen dazu, einen Prüfling elektrisch zu kontaktieren, um seine Funktionsfähigkeit zu testen. Die elektrische Prüfeinrichtung stellt elektrische Verbindungen zum Prüfling her, das heißt sie kontaktiert einerseits elektrische Anschlüsse des Prüflings und stellt andererseits elektrische Kontakte zur Verfügung, die mit einem Prüfsystem verbunden werden, das über die Prüfeinrichtung den Prüfling elektrische Signale zuführt, um für eine Funktionsprüfung beispielsweise Widerstandsmessungen, Strom- und Spannungsmessungen usw. durchzuführen. Da es sich bei dem elektrischen Prüfling oftmals um ein extrem kleines elektronisches Bauelement handelt, beispielsweise um einen Wafer, besitzt die Kontaktanordnung Kontaktelemente, die extrem kleine Abmessungen aufweisen und auch sehr eng nebeneinander angeordnet sind. Um nun eine Anschlussmöglichkeit zum erwähnten Prüfsystem zu schaffen, stehen die Kontaktelemente des Prüfkopfs in Berührungskontakt mit einer Anschlussvorrichtung, die eine Umsetzung auf einen größeren Kontaktabstand vornimmt und insofern das Anschließen von elektrischen Verbindungskabeln ermöglicht, die zum Prüfsystem führen. Da bei der Prüfung unterschiedliche Raumtemperaturen vorliegen können und vorzugsweise die Prüfung bei unterschiedlichen Prüflingstemperaturen durchge führt wird, um seine Funktion auch innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs prüfen zu können, besteht bei den bekannten elektrischen Prüfeinrichtungen die Gefahr, dass auf Grund von thermisch bedingten Längenänderungen eine Kontaktgabe zwischen den Kontaktelementen und den zugeordneten Kontaktflächen der Anschlussvorrichtung auf Grund von entstehenden Positionsfehlern nicht immer einwandfrei gewährleistet ist. Diese Positionsverschiebungen resultieren aus unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien, wobei es aus konstruktiven Gründen erforderlich ist, bestimmte Materialien einzusetzen, so dass das geschilderte Problem nicht durch die Wahl des gleichen Materials für miteinander zusammenwirkende Bauteile gelöst werden kann. Vielmehr führen die erwähnten Längenänderungen zu mechanischen Spannungen, die beispielsweise die Anschlussvorrichtung verwerfen können, so dass sie ihre Planarität, die für eine sichere Kontaktgabe ebenfalls benötigt wird, verliert und/oder dass die Anschlussvorrichtung ihre zentrale Position durch temperaturbedingte Verschiebung verliert. Auch eine unterschiedlich starke Erwärmung einzelner Teile der Prüfeinrichtung kann zu Positionsverschiebungen führen. Bei der Berührungskontaktierung eines zu prüfenden Prüflings stützen sich die Kontaktelemente der Kontaktanordnung jeweils mit einem Ende am Prüfling und mit dem anderen Ende an der zugeordneten Kontaktfläche der elektrischen Anschlussvorrichtung ab, so dass bei einer Vielzahl von Kontaktelementen eine Vielzahl von Kontaktkräften und somit in der Summe eine hohe Kontaktkraft auf die Anschlussvorrichtung wirkt. Um diese Kontaktkraft ohne unzulässige Verformung von Bauteilen aufnehmen zu können, ist die Abstützeinrichtung vorgesehen. Dabei handelt es sich um ein relativ steifes Bauelement (Stiffener), an der sich die Anschlussvorrichtung abstützt. Bei den bekannten Prüfeinrichtungen entstehen durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Anschlussvorrichtungen und Abstützeinrichtung mechanische Spannungen, die zu Formänderungen führen können. Auch die Position von Abstützeinrichtung und Anschlussvorrichtung zueinander ist dann nicht mehr eindeutig festgelegt, wenn es auf Grund von Temperaturbeaufschlagung und den damit verbundenen Temperaturausdehnungen zu Verschiebungen der Bauelemente kommt. Für die Funktion der elektrischen Prüfeinrichtung ist es jedoch sehr wichtig, dass sich über einen weiten Temperaturbereich hinweg die Mitte/das Zentrum der Abstützeinrichtung relativ zu der Mitte/dem Zentrum der Anschlussvorrichtung und/oder weiteren Bauteilen der Prüfeinrichtung nicht verschiebt.electrical testing equipment of the type mentioned in the introduction serve to contact a test object electrically, about its functionality to test. The electrical test device makes electrical connections to the device under test, that is, it contacts on the one hand electrical connections of the test piece and On the other hand, provides electrical contacts that with a test system be connected that over the testing device the examinee supplying electrical signals, around for a functional test for example Resistance measurements, current and voltage measurements, etc. to perform. There it is the electrical test specimen often an extremely small electronic device, for example, around a wafer, the contact arrangement has contact elements, the extremely small dimensions and also very close to each other are. To connect now to the mentioned Test System To create, the contact elements of the probe are in touching contact with a connecting device that implements a larger contact distance makes and therefore the connection of electrical connection cables allows the to the test system to lead. As at the exam may be different room temperatures and preferably the test at different Prüflingstemperature performs leads, to its function even within a certain temperature range check to be able to there is a risk with the known electrical test equipment, that due to thermally induced changes in length a contact between the contact elements and the associated contact surfaces of Connection device due to resulting position errors not always guaranteed properly is. These position shifts result from different coefficients of thermal expansion the materials used, it being necessary for design reasons is to use certain materials, so the described Problem not by choosing the same material for each other solved cooperating components can be. Rather, lead the mentioned changes in length to mechanical stresses, for example, the connection device can reject, so that they have their planarity, the for a secure contact is also needed, loses and / or that the connecting device its central position due to temperature Shift loses. Also a varying degrees of warming individual Parts of the test facility can lead to position shifts. At the touch contact one to be tested DUT support each contact element of the contact arrangement with a End of the test piece and with the other end on the associated contact surface of the electrical connection device, so that in a variety of contact elements a variety of contact forces and thus in the sum a high contact force acts on the connection device. Around Contact force without invalid To be able to absorb deformation of components is the support device intended. This is a relatively stiff component (Stiffener), on which the connection device is supported. at arise the known testing equipment by the different coefficients of expansion of connection devices and support device mechanical stresses that can lead to changes in shape. Also the position of support means and connecting device to each other is then no longer unique determined when due to temperature loading and the associated temperature expansions to shifts of the components comes. For the function of the electrical test device However, it is very important to spread over a wide temperature range the center / center of the support relative to the Center / the center of the connection device and / or other components the test facility not moving.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Prüfeinrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die innerhalb eines großen Temperaturbereichs einwandfrei funktioniert und eine störungsfreie elektrische Prüfung des Prüflings gestattet.Of the The invention is therefore based on the object, a test device of the type mentioned above to provide within a big one Temperature range works perfectly and trouble-free electrical testing of the test piece allowed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine, nur radiales Temperaturausgleichsspiel durch Führungen zulassende Mittenzentriereinrichtung zur zentralen Ausrichtung von Abstützeinrichtung und Anschlussvorrichtung zueinander. Die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung, die insbesondere als Vertikal-Prüfkarte ausgebildet sein kann, besitzt somit zwischen Abstützeinrichtung und Anschlussvorrichtung die Mittenzentriereinrichtung, die sicherstellt, dass durch Temperaturänderungen auftretende Längenänderungen nur von dem jeweiligen Zentrum der erwähnten Bauteile ausgehen und jeweils in radialer Richtung auf Grund der dementsprechend gestalteten Führungen vorliegen. Die Führungen können insbesondere als Gleitführungen ausgebildet sein. Die Zentren der Abstützeinrichtung und der Anschlussvorrichtung liegen einander diametral gegenüber; sie befinden sich insbesondere auf einer gleichen Mitten-Hochachse, der genannten Bauteile. Da somit erfindungsgemäß zwar auf Grund der unterschiedlichen Materialien Längenänderungen durch Temperaturänderungen auftreten werden, sich jedoch durch die erwähnten Mittenzentriereinrichtung in Verbindung mit den radialen Führungen nicht derart groß aufsummieren, dass Verwertungen auftreten und/oder eine Stirnfläche eines Kontaktelements nicht mehr die zugehörige Kontaktfläche der Anschlussvorrichtung trifft, ist eine sichere Funktion und eine sichere Kontaktgabe gewährleistet. Durch das erfindungsgemäße Vorgehen wird insbesondere die Befestigung der Abstützeinrichtung an der Anschlussvorrichtung auf Grund der Mittenzentriereinrichtung so ausführt, dass die Zentren beider Bauteile auch bei starken Temperaturschwankungen immer genau aufeinander liegen. Gleichzeitig werden Spannungen in der Baugruppe vermieden.This object is achieved by a, only radial temperature compensation game by guides permitting centering device for central alignment of support device and connecting device to each other. The test device according to the invention, which can be designed in particular as a vertical test card, thus has centering device between supporting device and connecting device, which ensures that changes in length occurring due to temperature changes only emanate from the respective center of the mentioned components and in each case in the radial direction due to the accordingly designed Guides available. The guides can be designed in particular as sliding guides. The centers of the support device and the connecting device are diametrically opposite each other; They are located in particular on a same center vertical axis, the components mentioned. Thus, according to the invention, although due to the different materials length changes by Temperature changes will occur, however, do not add up so large by the aforementioned centering in conjunction with the radial guides that utilization occur and / or an end face of a contact element no longer meets the associated contact surface of the connection device, a secure function and secure contact is guaranteed. Due to the procedure according to the invention, in particular the attachment of the support device to the connection device on the basis of the centering device is carried out in such a way that the centers of both components always lie exactly on top of each other even under extreme temperature fluctuations. At the same time stresses in the assembly are avoided.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mittenzentriereinrichtung außerhalb der Kontaktanordnung angeordnet ist. Diese Ausgestaltung gestattet es, den Bereich der Kontaktanordnung von den Zentriermitteln, also den Führungen, freizuhalten, so dass das Gebiet um das jeweilige Zentrum von Anschlussvorrichtungen und Kontaktanordnung ausschließlich für die Aufnahme von stiftförmigen Kontaktelementen zur Verfügung steht und daher eine Vielseitigkeit zur Anpassung an unterschiedliche Prüflinge erhalten bleibt.To A development of the invention is provided that the centering device outside the contact arrangement is arranged. This embodiment allows it, the area of the contact arrangement of the centering means, ie the guides, keep clear so that the area around the respective center of connecting devices and contact arrangement exclusively for the Recording of pin-shaped Contact elements is available and therefore a versatility to adapt to different specimens preserved.

Es ist vorteilhaft, wenn die Mittenzentriereinrichtung mindestens drei, insbesondere vier oder mehr als vier, winkelversetzt zueinander an geordnete Führungen aufweist. Vorzugsweise liegen diese drei Führungen um 120° zueinander winkelversetzt oder die erste der drei Führungen schließt mit der zweiten Führung einen 90°-Winkel und die zweite Führung mit der dritten Führung ebenfalls einen 90°-Winkel ein, so dass die dritte Führung zur ersten Führung 180° winkelversetzt liegt. Hierdurch ist die Zentrierung eindeutig bestimmt, das heißt in der Kontaktebene (X-Y-Ebene) kann es nicht zu einem Positionsversatz des Zentrums der Prüfeinrichtung kommen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass vier Führungen zum Einsatz kommen, die zueinander um 90° winkelversetzt liegen. Auch eine größere Anzahl von Führungen ist denkbar.It is advantageous if the centering device at least three, in particular four or more than four, angularly offset from one another to ordered guides having. Preferably, these three guides are 120 ° to each other angular offset or the first of the three guides closes with the second guide a 90 ° angle and the second guide with the third guide also a 90 ° angle, so that the third leadership to the first tour 180 ° angular offset lies. As a result, the centering is clearly determined, that is in the Contact level (X-Y plane) can not cause a position offset the center of the test facility come. In particular, it can be provided that four guides are used, which are at 90 ° to each other angularly offset. Also a larger number of guides is conceivable.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mindestens eine der Führungen durch einen Vorsprung an der Abstützeinrichtung und/oder an der Anschlussvorrichtung und eine den Vorsprung mit radialem Spiel und in Unfangsrichtung spielfrei aufnehmende Vertiefung an der Anschlussvorrichtung und/oder der Abstützeinrichtung gebildet ist. Vorzugsweise sind alle Führungen derart ausgestaltet. Die Führung lässt daher eine Verlagerung des Vorsprungs in der Vertiefung nur in einer Richtung zu, wobei es sich bei dieser Richtung um die radiale Richtung handelt, also – ausgehend von dem Zentrum der Prüfeinrichtung – entsprechend jeweils radial nach außen. Quer zur radialen Richtung verläuft – parallel zur Prüfebene – die erwähnte Umfangsrichtung, in der keine Spielfreiheit besteht, so dass ein Drehversatz zwischen Abstützeinrichtung und Anschlussvorrichtung ausgeschlossen ist. Senkrecht auf der Prüfebene, also in axialer Richtung erfolgt bei der Prüfung ein Annähern der Kontaktanordnung und dem Prüfling, um den Prüfling zu kontaktieren.A Development of the invention provides that at least one of guides by a projection on the support device and / or on the connection device and one the projection with radial play and in the circumferential direction clearance receiving recess on the connection device and / or the support device is formed. Preferably, all guides are configured in this way. The guide lets therefore a displacement of the projection in the recess only in one direction to, where this direction is the radial direction, So - outgoing from the center of the test facility - accordingly each radially outward. Transverse to the radial direction - parallel to the test level - the mentioned circumferential direction, in which there is no backlash, so that a rotational offset between support means and connecting device is excluded. Perpendicular to the inspection level, So in the axial direction is carried out in the test an approximation of Contact arrangement and the test object, around the examinee to contact.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Vorsprung als Profilstift ausgebildet ist. Das Querschnittsprofil des Profilstifts ist kreisförmig oder vorzugsweise nicht kreisförmig, sondern abweichend von einer Kreisform, beispielsweise rechteckig oder quadratisch, um im Zusammenspiel mit den Wandungen der Vertiefung die Radialführung zu gewährleisten.Especially can be provided that the projection formed as a profile pin is. The cross-sectional profile of the profiled pin is circular or preferably not circular, but deviating from a circular shape, for example rectangular or square, to interact with the walls of the depression the radial guide to ensure.

Insbesondere ist die Vertiefung als Durchbruch, vorzugsweise als Langloch ausgebildet.Especially the recess is formed as an opening, preferably as a slot.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Vorsprung an seiner Mantelfläche Führungsmittel aufweist, die jeweils parallel zur radialen Richtung der Prüfeinrichtung verlaufen. Bei den Führungsmitteln handelt es sich insbesondere um parallele, ebene Führungsflächen des Vorsprungs.A Development of the invention provides that the projection on his lateral surface guide means each, which is parallel to the radial direction of the test device run. With the guide means these are in particular parallel, flat guide surfaces of the Projection.

Insbesondere kann die Vertiefung parallele Vertiefungswandungen aufweisen, die jeweils parallel zur radialen Richtung der Prüfeinrichtung verlaufen. Zwischen den Vertiefungswandungen wird der Vorsprung spielfrei beziehungsweise im Wesentlichen spielfrei aufgenommen, in der Art, dass er sich nur radial innerhalb der zugeordneten Vertiefung verlagern kann. Die jeweilige radiale Richtung wird bevorzugt von einer gedachten Geraden angegeben, die eine Mittelachse der Prüfeinrichtung schneidet, wobei die Mittelachse, insbesondere Mitten-Hochachse durch die Mitte/das Zentrum von Abstützeinrichtung und/oder Anschlussvorrichtung verläuft und sich die gedachte Gerade rechtwinklig zur Mittelachse erstreckt.Especially the recess may have parallel recess walls which each parallel to the radial direction of the test device. Between the recess walls, the projection is free of play or essentially free of play, in the way that he only can shift radially within the associated recess. The respective radial direction is preferably from an imaginary line specified, which intersects a central axis of the test device, wherein the central axis, in particular center vertical axis through the middle / the Center of support and / or connecting device runs and the imaginary line extends at right angles to the central axis.

Die Anschlussvorrichtung kann bevorzugt als Leiterplatte ausgebildet sein. Hierbei handelt es sich insbesondere um eine mehrlagige Leiterplatte, das heißt sie weist Leiterbahnen auf, die in unterschiedli chen Ebenen der Platte liegen. Die Leiterbahnen führen einerseits zu den erwähnten Kontaktflächen, die mit Kontaktelementen, insbesondere Kontaktnadeln, der Kontaktanordnung elektrisch zusammenwirken und führen andererseits zu Anschlüssen, die beispielsweise über Kabelverbindungen zum genannten Prüfsystem führen. Als Kontaktelemente kommen insbesondere Kontaktstifte in Frage, die eine Kontaktstiftanordnung bilden. Insbesondere werden Federkontaktstifte verwendet oder – bei sehr kleinen Abmessungen – Knickdrähte. Die Kontaktelemente sind bevorzugt längsverschieblich in der Kontaktanordnung gelagert. Die Kontaktanordnung ist bevorzugt als Kontaktkopf ausgebildet.The connection device may preferably be formed as a printed circuit board. This is in particular a multilayer printed circuit board, that is, it has traces, which lie in unterschiedli chen levels of the plate. On the one hand, the conductor tracks lead to the contact surfaces mentioned, which interact electrically with contact elements, in particular contact needles, of the contact arrangement and, on the other hand, lead to connections which lead to the test system mentioned, for example via cable connections. In particular, contact pins which form a contact pin arrangement come into consideration as contact elements. In particular, spring contact pins are used or - for very small dimensions - bend wires. The contact elements are preferably mounted longitudinally displaceable in the contact arrangement. The contact arrangement is preferably designed as a contact head.

Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindungen anhand eines Ausführungsbeispiels und zwar zeigt:The Drawings illustrate the inventions based on an embodiment and that shows:

1 eine schematische Längsschnittsansicht durch eine elektrische Prüfeinrichtung und 1 a schematic longitudinal sectional view through an electrical testing device and

2 eine schematische Querschnittsansicht durch die Prüfeinrichtung der 1 im Bereich von Gleitführungen einer Mittenzentriereinrichtung. 2 a schematic cross-sectional view through the testing device of 1 in the area of sliding guides of a centering device.

Die 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch eine elektrische Prüfeinrichtung 1, die zur elektrischen Berührungskontaktierung eines elektrischen Prüflings 2 dient. Die Prüfeinrichtung 1 ist mittels nicht dargestellter elektrischer Kabelverbindungen an ein ebenfalls nicht dargestelltes Prüfsystem angeschlossen, um den Prüfling 2 einer elektrischen Prüfung zu unterziehen. Der Prüfling 2, der insbesondere als Wafer 3 ausgebildet sein kann, befindet sich auf einem abstützenden Träger 4, der gekühlt oder geheizt werden kann. Auf diese Art und Weise ist es möglich, den Prüf ling während der elektrischen Prüfung unterschiedlichen Temperaturen auszusetzen, beispielsweise im Bereich von –50°C bis +200°C, um zu prüfen, ob er in diesem Temperaturbereich einwandfrei arbeitet.The 1 shows a schematic representation of a longitudinal section through an electrical test device 1 , which is used for the electrical contact contacting of an electrical test object 2 serves. The testing device 1 is connected by means not shown electrical cable connections to a likewise not shown test system to the DUT 2 to undergo an electrical test. The examinee 2 in particular as a wafer 3 may be formed, is located on a supporting support 4 which can be cooled or heated. In this way it is possible to suspend the test specimen during the electrical test different temperatures, for example in the range of -50 ° C to + 200 ° C, to check whether it works properly in this temperature range.

Zur Berührungskontaktierung entsprechender elektrischer Anschlussstellen des Wafers 3 ist die Prüfeinrichtung 1 vorgesehen.For contact contacting of corresponding electrical connection points of the wafer 3 is the testing device 1 intended.

Die Prüfeinrichtung 1 weist einen Kontaktkopf 6 und eine Anschlussvorrichtung 7 auf. Die Anschlussvorrichtung 7 stützt sich an einer Abstützeinrichtung 8 ab. Der Kontaktkopf 6, der allgemein als Kontaktanordnung 5 bezeichnet werden kann, ist mit einer Vielzahl von längsverschieblich gelagerten Kontaktelementen 9 versehen, die mit ihren einen Endbereichen dem Prüfling 2 und mit ihren anderen Endbereichen der Anschlussvorrichtung 7 zugeordnet sind. Die Anschlussvorrichtung 7 ist als mehrlagige Leiterplatte 10 mit Leiterbahnen 11 ausgebildet, wobei die Leiterbahnen 11 an ihren dem Kontaktkopf 6 abgewandten Enden Kontaktflächen 12 aufweisen, die über Drahtverbindungen 60 zu Kontaktflächen 61 führen, die den jeweiligen Kontaktelementen 9 zugeordnet sind. Die Kontaktflächen 61 werden insbesondere von den Stirnenden der Drahtverbindungen 60 gebildet. Die Leiterbahnen 11 besitzen an ihren anderen, radial außen liegenden Enden elektrische Anschlussflächen 13, die über die erwähnten, nicht dargestellten Kabelverbindungen mit dem nicht dargestellten Prüfsystem verbindbar sind. Die Anordnung ist von der Art getroffen, dass die Anschlussvorrichtung 7 eine Umsetzvorrichtung bildet, das heißt der sehr enge Abstand der sehr kleinen Kontaktflächen 61 (Durchmesser zum Beispiel 50 bis 300 μm) wird über die Drahtverbindungen 60 und die Leiterbahnen 11 in größere Abstände der Anschlussflächen 13 umgesetzt. Die Anschlussflächen 13 haben jeweils eine Größe, die ermöglicht, auf einfache Art Kontakt mit den nicht dargestellten Kabelverbindungen herstellen zu können.The testing device 1 has a contact head 6 and a connection device 7 on. The connection device 7 rests on a support device 8th from. The contact head 6 , generally as a contact arrangement 5 can be referred to, is with a plurality of longitudinally displaceably mounted contact elements 9 provided, with their one end of the test specimen 2 and with its other end portions of the connection device 7 assigned. The connection device 7 is as a multi-layer circuit board 10 with tracks 11 formed, wherein the conductor tracks 11 at her the contact head 6 opposite ends contact surfaces 12 have, over wire connections 60 to contact surfaces 61 lead to the respective contact elements 9 assigned. The contact surfaces 61 in particular from the front ends of the wire connections 60 educated. The tracks 11 have at their other, radially outer ends electrical connection surfaces 13 , which are connectable via the mentioned, not shown cable connections with the test system, not shown. The arrangement is made of the type that the connecting device 7 forms a transfer device, that is, the very close distance of the very small contact surfaces 61 (Diameter, for example 50 to 300 microns) is over the wire connections 60 and the tracks 11 in larger distances of the connection surfaces 13 implemented. The connection surfaces 13 each have a size that makes it possible to easily make contact with the cable connections, not shown.

Bei der Prüfung des Prüflings 2 bewegt sich die Prüfeinrichtung 1 auf den Prüfling 2 zu und/oder der Prüfling 2 bewegt sich auf die Prüfeinrichtung 1 zu, so dass die Stirnenden der Kontaktelemente 9 einerseits auf den Wafer 3 und andererseits auf die Kontaktflächen 61 auftreffen. Da die Kontaktelemente 9 insbesondere als Knickdrähte 15 ausgebildet sind, das heißt, sie sind in axialer Richtung durch Durchbiegung leicht federnd gestaltet, ist eine einwandfreie Kontaktierung möglich. Der Kontaktkopf 6 besitzt zwei mit Abstand zu einander liegende parallele Keramikplatten 16 und 17, die mit Lagerbohrungen 18 zur Aufnahme der Knickdrähte 15 versehen sind. Die parallele Abstandslage der beiden Keramikplatten 16 und 17 sind mittels eines Abstandshalters 19 realisiert.When testing the test specimen 2 the testing device moves 1 to the examinee 2 to and / or the examinee 2 moves to the test facility 1 too, so that the front ends of the contact elements 9 on the one hand to the wafer 3 and on the other hand on the contact surfaces 61 incident. Because the contact elements 9 especially as kink wires 15 are formed, that is, they are slightly resilient in the axial direction by bending, a proper contact is possible. The contact head 6 has two parallel ceramic plates spaced apart from each other 16 and 17 that with bearing bores 18 for receiving the kink wires 15 are provided. The parallel spacing of the two ceramic plates 16 and 17 are by means of a spacer 19 realized.

Die Drahtverbindungen 60 verlaufen zumindest abschnittsweise durch ein Anschlussgehäuse 14, das beispielsweise als Gießblock ausgebildet ist und die Drahtverbindungen 60 in fester Position hält. Das Anschlussgehäuse 14 ist Teil der Anschlussvorrichtung 7. Die Anschlussvorrichtung 7 stützt sich an der Abstützeinrichtung 8 ab, so dass erstere mechanisch stabilisiert wird. Das gilt sowohl für die Leiterplatte 10 als auch für das Anschlussgehäuse 14.The wire connections 60 run at least in sections through a connection housing 14 , which is formed for example as a pouring block and the wire connections 60 holds in a fixed position. The connection housing 14 is part of the connection device 7 , The connection device 7 rests on the support device 8th so that the former is mechanically stabilized. This applies both to the printed circuit board 10 as well as for the connection housing 14 ,

Anstelle der bisher bekannten, starren, festen Verbindung zwischen der Abstützeinrichtung 8 und der Anschlussvorrichtung 7 ist erfindungsgemäß eine Mittenzentriereinrichtung 20 zwischen den genannten Bauteilen vorgesehen, die – gemäß der 1 und 2 – von vier, in Umfangsrichtung (Doppelpfeil 21) mit einem Winkelabstand von 90° zueinander versetzt liegenden Führungen 22, insbe sondere Gleitführungen, gebildet ist, wie dies insbesondere aus der 2 hervorgeht. Die 2 lässt erkennen, dass die Leiterplatte 11 der Anschlussvorrichtung 7 als Kreisplatte ausgebildet ist.Instead of the previously known, rigid, solid connection between the support device 8th and the connection device 7 is according to the invention a centering device 20 provided between said components, which - according to the 1 and 2 - of four, in the circumferential direction (double arrow 21 ) with an angular distance of 90 ° to each other offset guides 22 , in particular special sliding guides, is formed, as in particular from 2 evident. The 2 lets recognize that the circuit board 11 the connection device 7 is designed as a circular plate.

Gemäß der 1 und 2 weisen die Gleitführungen 22 jeweils einen Vorsprung 23 in Form eines Profilstiftes 24 auf, wobei die Vorsprünge 23 insbesondere einstückig an der Abstützeinrichtung 8 ausgebildet sind. Der Vorsprung 23 weist mit seinem freien Ende in axialer Richtung 62. Diese Richtung entspricht der Kontaktierungsrichtung, also der Richtung der bei der Prüfung erforderlichen Relativbewegung zwischen Prüfeinrichtung 1 und Prüfling 2 zur Kontaktierung. Der Profilstift 24 weist an seiner Mantelfläche 25 (2) zwei, einander gegenüberliegende, parallele, ebene Führungsflächen 26 auf. Der Profilstift 24 weist ein rechteckförmiges Querschnittsprofil auf. Er erstreckt sich mit seinem freien Ende bis in eine Vertiefung 27 hinein, die an der Anschlussvorrichtung 7, im vorliegenden Ausführungsbeispiel an der Leiterplatte 10, ausgebildet ist. Die Vertiefung 27 ist bevorzugt als Durchbruch 28 ausgestaltet. Sie besitzt eine Langlochform, stellt also ein Langloch 29 dar. Die Vertiefung 27 weist zwei parallel zueinander verlaufende Vertiefungswandungen 30 auf, die derart beabstandet zueinander liegen, dass sie die Führungsflächen 26 des Profilstifts 24 im Wesentlichen spielfrei aufnehmen. Die Längserstreckung den Langlochs 29 ist größer ausgebildet, als die entsprechende Abmessung des Profilstifts 24, so dass zwischen Abstützeinrichtung 8 und Anschlussvorrichtung 7 eine Relativbewegung in Richtung des eingezeichneten Doppelpfeils 31, der eine radiale Richtung angibt, stattfinden kann. Quer dazu ist eine Relativbewegung nicht möglich, da dies durch die Führung der Führungsflächen 26 an den Vertiefungswandungen 30 verhindert ist.According to the 1 and 2 have the sliding guides 22 one projection each 23 in the form of a profile pin 24 on, with the projections 23 in particular in one piece on the support device 8th are formed. The lead 23 points with its free end in the axial direction 62 , This direction corresponds to the contacting direction, ie the direction of the relative movement between the test device required during the test 1 and examinee 2 for contacting. The profile pin 24 indicates on its lateral surface 25 ( 2 ), two opposing, parallel, planar guide surfaces 26 on. The profile pin 24 has a rectangular cross sectional profile on. It extends with its free end into a depression 27 into it, the at the connection device 7 , In the present embodiment, on the circuit board 10 , is trained. The depression 27 is preferred as a breakthrough 28 designed. It has a slot shape, so makes a slot 29 dar. The depression 27 has two mutually parallel recess walls 30 on, which are spaced from each other so that they are the guide surfaces 26 of the profile pin 24 record substantially free of play. The longitudinal extension of the slot 29 is formed larger than the corresponding dimension of the profile pin 24 , so between support device 8th and connection device 7 a relative movement in the direction of the double arrow 31 , which indicates a radial direction, can take place. Transverse to a relative movement is not possible, as this by the leadership of the guide surfaces 26 at the depression walls 30 is prevented.

Aus der 2 wird deutlich, dass die vier Gleitführungen 22 derart angeordnet sind, dass sie auf zwei, sich unter einem Winkel von 90° kreuzenden, gedachten Radialen 32 und 33 liegen, wobei sich die Radialen 32 und 33 in einem Mittelpunkt 34 kreuzen und der Mittelpunkt 34 das Zentrum 35 bildet, beziehungsweise die Mitte der Prüfeinrichtung 1, damit die Mitte der Anschlussvorrichtung 7 und die Mitte der Abstützeinrichtung 8 bildet. Um das Zentrum 35 sind die Knickdrähte 15 angeordnet, die zur Kontaktanordnung 5 gehören. Die vier Gleitführungen 22 befinden sich radial außen liegend zur Kontaktanordnung 5, wobei die Längserstreckung der Langlöcher 29 derart orientiert ist, dass sie jeweils mittig auf den Radialen 32 und 33 liegen. Entsprechend der Langlochausrichtungen der Langlöcher 29 sind die Führungsflächen 26 der einzelnen Profilstifte 24 ausgestaltet.From the 2 it becomes clear that the four sliding guides 22 are arranged so that they on two, crossed at an angle of 90 °, imaginary radials 32 and 33 lie, with the radials 32 and 33 in a central point 34 cross and the center 34 the center 35 forms, or the center of the test facility 1 so that the center of the connection device 7 and the center of the support device 8th forms. To the center 35 are the kink wires 15 arranged, the contact arrangement 5 belong. The four sliding guides 22 are located radially outward to the contact arrangement 5 , where the longitudinal extent of the oblong holes 29 oriented so that they are each centered on the radials 32 and 33 lie. According to the oblong holes of the slots 29 are the guide surfaces 26 the individual profile pins 24 designed.

Aus alledem wird deutlich, dass die Bauteileabstützeinrichtung 8 und Anschlussvorrichtung 7 bei einer durch Temperaturbeaufschlagung entstehenden Materialausdehnung beziehungsweise Materialschrumpfung auf Grund der Mittenzentriereinrichtung 20 im Bereich des Zentrums 35 zueinander fixiert sind und Relativbewegungen nur in Richtung der Radialen 32 und 33 erfolgen können. Hierdurch ist sichergestellt, dass die erwähnten Längenänderungen, die aus unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien der Bauteile resultieren, nicht dazu führen können, dass derart große Versatzstrecken auftreten, dass Verwerfungen entstehen und/oder die dem Anschlussgehäuse 14 zugeordneten Stirnenden der Knickdrähte 15 nicht mehr auf die Kontaktflächen 61 treffen. Die Mittenzentrierung auf Grund der Mittenzentriereinrichtung 20 verhindert daher große Versatzstrecken, da die auftretenden Längenänderungen vom Zentrum ausgehend beginnen und somit sym metrisch zur Mitte liegen und damit – in radialer Richtung gesehen – nur halb so groß sind, wie ein Versatz, der bei Nichtverwendung der Erfindung auftreten könnte, wenn außen liegende Knickdrähte 15 zentral auf die zugeordneten Kontaktflächen 61 aufsetzen, so dass die diametral gegenüberliegenden, ebenfalls außen liegenden Knickdrähte auf Grund der sich aufsummierenden Längenausdehnungen beziehungsweise Längenschrumpfungen zu Fehlkontakten führen. Auch sind auf Grund der erfindungsgemäßen Mittenzentriereinrichtung 20 Materialspannungen in den zugeordneten Bauteilen vermieden.From all this it becomes clear that the component support device 8th and connection device 7 in the case of a material expansion or material shrinkage due to the application of temperature due to the centering device 20 in the area of the center 35 are fixed to each other and relative movements only in the direction of the radial 32 and 33 can be done. This ensures that the mentioned length changes, which result from different coefficients of thermal expansion of the materials used in the components, can not lead to such large offset distances occur that distortions arise and / or the connection housing 14 associated front ends of the bend wires 15 no longer on the contact surfaces 61 to meet. The centering due to the centering device 20 Therefore prevents large offset distances, since the length changes occurring start from the center and thus sym metric to the center and thus - seen in the radial direction - are only half as large as an offset that could occur when not using the invention, if outside kink wires 15 centrally on the assigned contact surfaces 61 put on, so that the diametrically opposite, also outside kink wires due to the cumulative length expansions or length shrinkage lead to false contacts. Also, due to the centering device according to the invention 20 Material stresses in the associated components avoided.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Abstützeinrichtung 8 kreuzförmig ausgebildet. Nach anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Abstützeinrichtung 8 ringförmig oder als Speichenrad ausgebildet ist.In the present embodiment, the support device 8th cross-shaped. According to other, not shown embodiments, however, can also be provided that the support device 8th annular or designed as a spoked wheel.

Auf Grund der vorliegenden Erfindung ist die Befestigung der Abstützeinrichtung 8 an der Anschlussvorrichtung 7 so ausgeführt, dass die beiden Zentren der beiden Bauteile – wie bereits erwähnt – auch bei starken Temperaturschwankungen immer genau aufeinander liegen, so dass Kontaktsicherheit gegeben ist und es werden die bereits erwähnten mechanischen Spannungen der Baugruppe vermieden.Due to the present invention, the attachment of the support device 8th at the connection device 7 designed so that the two centers of the two components - as already mentioned - even with strong temperature fluctuations always lie exactly on each other, so that contact reliability is given and it will avoid the already mentioned mechanical stresses of the assembly.

Nach einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann auch eine kinematische Umkehr realisiert sein, das heißt, die Vertiefungen 27 befinden sich nicht in der Anschlussvorrichtung 7, sondern in der Abstützeinrichtung 8. Die Vorsprünge 23 sind dann als an der Anschlussvorrichtung 7 angeordnete Stifte ausgebildet.According to another embodiment, not shown, a kinematic reversal can be realized, that is, the wells 27 are not in the connection device 7 but in the support device 8th , The projections 23 are then as at the connection device 7 arranged pins formed.

Ferner kann bei allen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein, dass die Gleitführungen 22 derart ausgestaltet sind, dass an ihnen auch Auflageflächen der Abstützeinrichtung 8 auf der Anschlussvorrichtung 7, insbesondere der Leiterplatte 10, ausgebildet sind. An diesen Auflageflächen der Gleitführungen 22, die Passungen bilden, kann durch Unterlegen oder durch einen Verstellmechanismus eine Neigung der Abstützeinrichtung 8 relativ zur Anschlussvorrichtung 7, insbesondere zur Leiterplatte 10, herbeigeführt werden.Furthermore, it can be provided in all embodiments that the sliding guides 22 are configured such that on them also bearing surfaces of the support device 8th on the connection device 7 , in particular the printed circuit board 10 , are formed. At these bearing surfaces of the sliding guides 22 , which form fits, by underlaying or by an adjustment mechanism, a tendency of the support device 8th relative to the connection device 7 , in particular to the circuit board 10 be brought about.

Claims

Electrical testing device for testing electrical specimens, preferably wafers, having an electrical connection device which has contact surfaces for contact-contacting a contact arrangement which can be contacted with the specimen and to which a support device is assigned, characterized by a, only radial temperature compensation clearance by guides ( 22 ) Centering device ( 20 ) to the central orientation of supporting device ( 8th ) and connecting device ( 7 ) to each other.

Test device according to claim 1, characterized in that the centering device ( 20 ) outside the contact arrangement ( 5 ) is arranged.

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that the centering device ( 20 ) at least three, in particular four or more than four, angularly offset from each other arranged guides ( 22 ) having.

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the guides ( 22 ) by a projection ( 23 ) on the support device ( 8th ) and / or on the connecting device ( 7 ) and one the projection ( 23 ) with radial clearance and circumferentially play-free receiving recess ( 27 ) on the connection device ( 7 ) and / or the support device ( 8th ) is formed.

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that the projection ( 23 ) a profile pin ( 24 ).

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that the recess ( 27 ) a breakthrough ( 28 ).

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that the recess ( 27 ) a slot ( 29 ).

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that the projection ( 23 ) on its lateral surface ( 25 ) Has guide means, each parallel to the radial direction of the test device ( 1 ).

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that the recess ( 27 ) parallel well walls ( 30 ), each parallel to the radial direction of the test device ( 1 ).

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that the respective radial direction is indicated by an imaginary straight line which intersects a central axis of the test device, the central axis passing through the middle ( 34 )/the center ( 35 ) of the support device ( 8th ) and / or the connection device ( 7 ) and the straight line is perpendicular to the central axis.

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting device ( 7 ) a printed circuit board ( 10 ).

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that the contact arrangement ( 5 ) as a contact head ( 6 ) is formed, which is a contact pin arrangement ( 61 ) with pin-shaped contact elements ( 9 ) having.

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that the contact elements ( 9 ) longitudinally displaceably mounted bending wires ( 15 ) are.

Test device according to one of the preceding claims, characterized in that the guides ( 22 ) Sliding guides are.